Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия Советский патент 1993 года по МПК F02B23/02 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в двигатёле роении.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение экономичности за счет увеличения полноты использования воздушного заряда и его направленного вытеснения в камеру сгорания в конце такта сжатия.

На фиг.1 и 2 показаны взаимные разрезы и Б-Б внутрицилиндровогб пространства двигателя при прложении поршня в мертвой точке; на фиг.З вариант его исполнения; на фиг.4 - пример выполнения канавок на поверхности вставки.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Двигатель содержит поршень 1 с кольцами 2, головку цилиндра 3 с клапанами газораспределения 4 и топливной форсункой 5, цилиндр 6 с проточкой, в которой установлена кольцевая вставка 7.

При движении поршня 1 к верхней мертвой точке на такте сжатия уменьшается зазор 8 между ним и вставкой 7, Защемляемый в зазоре воздух вытесняется в камеру сгорания навстречу топливным факелам, впрыскиваемым форсункой 4 по направлению в вставке 7. В результате этого интенсифицируется перемешивание топлива с воздухом в пристеночной зоне, затормаживается развитие факелов в периферийном направлении, предотвращается попадание топлива на поршень и уменьшается количество топлива, осаждающегося на стенках камеры сгорания.

Переменный внутренний диаметр вставки 7 позволяет обеспечить необходимые размеры камеры сгорания в направлении распространения топливных факелов и в то же время предусмотреть развитую поверхность вытеснителя без увеличения площади днища поршня.

ел

С

Нижний пояс кольцевой вставки 7 и обращенная к ней поверхность поршня 1 могут иметь произвольную форму, благодаря чему можнр обеспечить необходимое направление вытеснения воздуха в соответствии с ориентацией топливных факелов в камере сгорания. При этом возрастает эффективность использования энергий воздуха благодаря взаимодействию топливных факелов и вытесняемого воздуха па встречных направлениях и вследствие коротких и прямых траекторий движения воздуха до встречи с факелами. Это позволяет при сохранении эффективности вытеснения уменьшить площадь вытеснителя и снизить гидравлические потери на перетекания из зазора в камеру в конце также сжатия и обратно в начале такте расширения.

С целью увеличения полноты использования воздушного заряда в процессах смесеобразования и сгорания за счет исключения кольцевого зазора постоянного объема между поршнем 1 и цилиндром 6 образующая боковой поверхности поршня выше первого компрессионного кольца 2 может быть выполнена в виде выпуклой ломанной или кривой линии на участке, формирующем вытеснительный зазор 8, как. показано; например, на фиг.2.

С целью сообщения вытесняемому в камеру сгорания воздушному заряду вращательного движения на поверхности кольцевой вставки 7, образующей вытеснительный зазор, могут быть выполнены канавки 9 (фиг.З), имеющие хотя бы на кромке со стороны камеры сгорания тангенциальное направление.

В результате исключения зазора постоянного объема между цилиндром и поршнем выше компрессионного кольца можно увеличить отношение объема камеры сгорания к объему пространства сжатия до 0,90 - 0,95. Этому способствует также то, что при наличии вставки, как отдельной детали, технологически упрощается возможность выдерживания минимально допустимой толщины вытесиительного зазора при снижении допусков на линейные относительно оси цилиндра размеры деталей двигателя.

В таком двигателе, кроме абсолютного сокращения тепловоспринимающей поверхности днища поршня, в еще большей-степени уменьшается для поверхности камеры сгорания, приходящейся на поршень. В результате существенно снижается теплоотдача в поршень, особенно при его положении вблизи верхней мертвой точки в конце такте сжатия - начале такта расширения, т.е. в момент наиболее интенсивного тепловыделения в цилиндре.

Эти факторы в совокупности с рациональным направлением вытеснения воздуха в камеру сгорания из зазора способствуют повышению эффективности рабочего процесса и экономичности двигателя.

Данное техническое решение может

быть реализовано в дизелях практически всех типов при минимальных изменениях конструкции двигателя. Наибольший эффект от его использования ожидается на быстроходных форсированных дизелях с

диаметром цилиндра до 150 мм.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с

воспламенением от сжатия, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, снабженным кольцами, головку цилиндра с установленными в ней-. газораспределительными клапанами и центральной топливной форсункой, имеющей распылитель с распыливающими отверстиями и камеру сгорания, ограниченную голо- вкой цилиндра, днищем поршня и внутренней поверхностью кольцевой вставки, размещенной в кольцевой проточке, цилиндра, причем оси распыливающих отверстий направлены на внутреннюю поверхность кольцевой вставки, отличающийся тем, что с целью повышения экономичности за счет увеличения полноты использования воздушного заряда и его направленного вытеснения в камеру сгорания в конце такта сжатия, внутренняя поверхность вставки выполнена с

переменным диаметром, часть ее поверхности, расположённая выше пояса минимального диаметра, сопряжена с днищем поршня, а часть ее поверхности, расположенная ниже пояса минимального диаметра, обращена к поршню с образованием вытеснительного зазора при его положении в верхней мертвой точке, оси распыливающих отверстий направлены на нижнюю часть внутренней поверхности вставки, расположенную выше пояса минимального диаметра, и вытеснительный зазор ориентирован в сторону распылителя форсунки.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что вытеснительный зазор образован боковой поверхностью поршня выше первого компрессионного кольца, образующая которой выполнена в форме выпуклой ломаной или К.ОИБОЙ линии.

Фиг. 4

Сущность изобретения: внутренняя поверхность вставки выполнена с переменным диаметром, часть ее поверхности, расположенная выше пояса минимального диаметра, сопряжена с днищем поршня, а часть ее поверхности, расположенная ниже пояса минимального диаметра, обращена к поршню с образованием вытеснительного зазора при его положении в верхней мертвой точке. Оси распиливающих отверстий направлены на нижнюю часть внутренней поверхности вставки, расположенную выше пояса минимального диаметра, а вытесни- тельный зазор ориентирован в сторону распылителя форсунки. 4 ил.